Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Омский государственный технический
университет
Сургутский филиал
Кафедра "Электроснабжение
промышленных предприятий"
Курсовой проект
По дисциплине: "Общая
энергетика"
"Выбор оборудования для системы
электроснабжения предприятия"
Выполнил: студент группы ЗЭ-419
Волгарев А.А.
Проверил: ст. преподаватель
Планков А.А.
Сургут 2012 г.
Оглавление
Введение
Шифр индивидуального задания
Описание схемы электроснабжения
Расчетно-пояснительная записка
Библиографический список
Введение
Рис. 1 Схема электроустановки
Системой электроснабжения (СЭС) называют совокупность
устройств для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы
электроснабжения промышленных предприятий создаются для обеспечения питания
электроэнергией промышленных электроприемников, к которым относятся
электродвигатели различных машин и механизмов, электрические печи, электролизные
установки, аппараты и машины для электрической сварки, осветительные установки
и т.д.
Задача электроснабжения промышленных предприятий возникла
одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы
различных машин и механизмов и строительством электростанций. Первые
электростанции сооружались в городах для освещения и питания электрического
транспорта, а также при фабриках и заводах. Позднее появилась возможность
сооружения электрических станций в местах залежей топлива (торфа, угля, нефти)
или местах использования энергии воды независимо от мест нахождения
потребителей электроэнергии - городов и промышленных предприятий. Передача
электроэнергии на большие расстояния стала осуществляться линиями
электропередачи высокого напряжения.
В настоящее время большинство потребителей получают
электроэнергию от энергосистем. В то же время на ряде предприятий продолжается
сооружение собственных ТЭЦ. Это обусловлено потребностью в теплоте для
технологических целей и эффективностью попутного производства при этом
электроэнергии. КПД тепловых электростанций, производящих только
электроэнергию, не выше 35%. КПД ТЭЦ достигает 70% за счёт эффективного
использования тепла теплоносителя (пара) уже прошедшего турбину.
По мере развития электропотребления усложняются и системы
электроснабжения промышленных предприятий. В них включаются сети высоких
напряжений, распределительные сети, а в ряде случаев и сети промышленных ТЭЦ.
Возникает необходимость внедрять автоматизацию систем электроснабжения
промышленных предприятий и производственных процессов, осуществлять в широких
масштабах диспетчеризацию процессов производства с применением телесигнализации
и телеуправления и вести активную работу по экономии электроэнергии.
Каждое производство существует постольку, поскольку его
машины обеспечивают работу технологических механизмов, производящих
промышленную продукцию. Все машины приводятся в настоящее время
электродвигателями. Для их нормальной работы применяют электроэнергию как самую
гибкую и удобную форму энергии, обеспечивающей работу производственных
механизмов.
Шифр
индивидуального задания
Таблица 1 - Исходные данные
|
№ вар.
|
№ схемы
|
U1
кВ
|
U2 кВ
|
U3
кВ
|
P1
кВт
|
P2 кВт
|
P3
кВт
|
P4
кВт
|
P5
кВт
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
83
|
2.11
|
110
|
10
|
0,38
|
1900
|
1850
|
1200
|
1150
|
-----
|
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
18
|
19
|
|
P6 кВт
|
P7
кВт
|
P8
кВт
|
PМ2 кВт
|
PСН кВт
|
TMAX
час
|
cosφ
|
каб. *
|
|
-
|
-
|
-
|
630
|
2500
|
590
|
2800
|
0,87
|
2-3
|
Элементы оборудования подлежащие выбору.
Задание: по исходным данным варианта № 83 произвести выбор
следующего оборудования для системы электроснабжения предприятий (рисунок 1):
трансформатор T1,
Т2, Т3, выключатель нагрузки QF1, кабельную линию W2, силовые выключатели Q1, Q2, Q3, разъединителей QS5, QS12, QS4, QS3, QS2, QS1.
Материал жилы кабеля: алюминий.
Место прокладки кабеля: в воде.
Описание
схемы электроснабжения
Схема подстанции с потребителями Р1 - Р4, М1, М2. Выключатели
Q1 - Q6 конструктивно выполнены
на выкатных тележках и при массе каждого около полутоны, могут свободно
транспортироваться одним человеком на расстояния в пределах распределительного
устройства (РУ).
Поэтому для вывода в ремонт выключатель отключается и
выкатывается из ячейки РУ. Так как видимый разрыв обеспечен (выключатель
одновременно выполняет роль разъединителей, в связи, с чем специальная их
установка не требуется), можно производить необходимые работы.
Особенность - отсутствует выключатель на стороне высокого
напряжения U1
подстанции, но появились другие коммутационные аппараты. Это короткозамыкатель QM1 и отделитель QR1. Работает эта система
при возникновении КЗ в силовом трансформаторе Т1 следующим образом. При таком
повреждении - РЗ (на схеме не показана) питающей линии W1, установленная в
"голове" линии, может не почувствовать такой ток КЗ, а РЗ
трансформатора, подключенная к ТА2 и ТА4, должна обязательно сработать.
Последняя подействует на QN1, который замкнется и сделает искусственное КЗ,
сопровождающееся большим током, значительно превышающим ток при КЗ в
трансформаторе. Релейная защита линии W1 такой ток КЗ почувствует и подаст сигнал на
отключение своего выключателя (на схеме не показан). После его срабатывания в
бестоковую паузу отключится QR1, а АПВ линии W1 вновь включит головной
выключатель, и у других потребителей восстановится питание.
Расчетно-пояснительная
записка
Выбор электродвигателей М1 и М2
Для выбора силового трансформатора Т1 необходимо учесть всю
мощность, протекающую через него, поэтому необходимо произвести расчёт и выбор
двигателей М1 и М2.
. Выбор электродвигателя производится по номинальной мощности
и по номинальному напряжению: РМ и U2.
Данные для выбора двигателя М1: РМ1=630 кВт; Uн=10 кВ.
Условия выбора: Uн. м 1≥U2; P н. м 1≥Рм1, где Uн. м - номинальное напряжение
двигателя по паспорту; P н. м - номинальная мощность на валу двигателя по
паспорту. Из табл.2.4, раздела 2, стр 46 справочника "Оборудование и
электротехнические устройства систем электроснабжения" выбираем
асинхронный двигатель типа ДАЗО4-450Х-4МУ1 (двигатель асинхронный, с
короткозамкнутым ротором, закрытый, обдуваемый, 4-й серии, 450 мм - высота оси вращения,
4-х полюсный, модернизированный, климатическое исполнение - умеренный,
категория размещения - 1.
Таблица 2 - Параметры двигателя М1
|
Параметры
|
|
ДАЗО4-450Х-4МУ1
|
Установки
|
|
Uн=10 кВ
|
U2=10 кВ
|
|
Рн=630
кВт
|
Рм=
630 кВт
|
|
Cosφ=0,87
|
|
|
КПД=94,7%
|
|
а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл. м, потребляемую из
сети:
Pэл. м1= Рн. м1/ КПДдвиг1=630/0,947=665,26
кВт.
б) Рассчитаем полную мощность Sэл. м1 электродвигателя,
потребляемую из сети:
Sэл. м1=Рэл. м1/cosφм1=665,26 /0,87=764,67 кВА.
в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн. м1:
Iн. м1=Sэл. м1/ (√3U2) = 764,67 / (√3·10)
=44,15 А.
Данные для выбора двигателя М2: РМ1=2500 кВт; Uн=10кВ.
Условия выбора: Uн. м 2≥U2; P н. м 2≥Рм2,где Uн. м - номинальное напряжение
двигателя по паспорту; P н. м - номинальная мощность на валу двигателя по
паспорту. Из табл.2.4, раздела 2, стр 46 справочника "Оборудование и
электротехнические устройства систем электроснабжения" выбираем
асинхронный двигатель типа ДАЗО4-450Х-4МУ1 (двигатель асинхронный, с короткозамкнутым
ротором, закрытый, обдуваемый, 4-й серии, 450 мм - высота оси вращения, 4-х
полюсный, модернизированный, климатическое исполнение - умеренный, категория
размещения - 1.
Таблица 3 - Параметры двигателя М2
|
Параметры
|
|
ДАЗО4-560У-4МУ1
|
Установки
|
|
Uн=10 кВ
|
U2=10 кВ
|
|
Рн=2000
кВт
|
Рм=
2500 кВт
|
|
cosφ=0,88
|
|
|
КПД=96%
|
|
а) Рассчитаем активную мощность электродвигателя Pэл. м, потребляемую из
сети:
Pэл. м2= Рн. м2/ КПДдвиг2=2000/0,96=2083,33
кВт.
б) Рассчитаем полную мощность Sэл. м2 электродвигателя,
потребляемую из сети:
Sэл. м2=Рэл. м2/cosφм1=2000/0,88=2272,73 кВА.
в) Рассчитаем номинальный ток электродвигателя Iн. м2:
Iн. м2=Sэл. м2/ (√3U2) =2000 / (√3·10)
=115,47 А.
Выбор силового трансформатора Т1
Необходимо найти полную мощность, протекающую через трансформатор:
Sсум = Sм1+Sм2+ (Р1+Р2+Р3+P4+Рсн) /cosφ = 764,67 +2272,73 + (1900+1850+1200+1150) /0,87=10502,76 кВА.
По суммарной мощности Sсум = 10502,76 кВА и по
напряжению установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий
(таблица 4).
Таблица 4 - Условия выбора трансформатора Т1
|
Uвн≥Uуст. вUуст. в = 110 кВ
|
|
|
Uнн≥Uуст. н
|
Uуст. н = 10 кВ
|
|
Sн. тр≥Sрасч. тр
|
Sрасч. тр=10502,76 кВА
|
Параметры
|
|
ТД-16000/110
|
Установки
|
|
Uвн = 121 кВ
|
Uуст. в = 110 кВ
|
|
Uнн = 6,3 кВ
|
Uуст. н = 6 кВ
|
|
Sн = 16000кВА
|
Sрасч. тр= 10502,76 кВА
|
Выбираем из (1, табл.3.6, с.146) трансформатор типа
ТМ-16000/110. Данный трансформатор удовлетворяет предъявленным требованиям.
Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки:
Sраб. мах=1,5·Sн. тр,
где Sн. тр - номинальная мощность, передаваемая по сети через
трансформатор
Sраб. мах=1,5·16000=24000 кВА,
Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по
высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:
I=Sтр/ (√3·U).
Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне
силового трансформатора:
Iраб. мах (вн) =24000/ (√3·110)
=125,97 А
Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне
силового трансформатора
Iраб. мах (нн) =24000/ (√3·10)
=1385,68 А
Выбор трансформатора для собственных нужд Т2
Рассчитаем номинальную мощность собственных нужд:
Sсн = Рсн/cosφ = 590/0,87 = 678,16 кВА.
Из справочника (табл.3.3) выбираем трансформатор собственных
нужд.
Таблица 6 - Параметры трансформатора собственных нужд Т2
|
Параметры
|
|
ТСГЛ-1000/10 У3
|
Установки
|
|
Uвн = 10 кВ
|
Uуст. в = 10 кВ
|
|
Uнн = 0,38кВ
|
Uуст. н = 0,38 кВ
|
|
Sсн = 1000 кВА
|
Sуст=678,16 кВА
|
Производим выбор трансформатора типа ТСГЛ-1000/10 У3.
С учётом допустимой перегрузки максимальная мощность нагрузки
собственных нужд составляет:
Sраб. мах=1,5·Sн=1,5·1000=1500 кВА.
электродвигатель электроснабжение трансформатор оборудование
Определим ток, протекающий по высоковольтной обмотке
трансформатора (это необходимо для выбора предохранителя):
I=Sтр/ (√3·U).
Максимальный ток, протекающий по высоковольтной обмотке
трансформатора:
Iраб. мах (вн) =1500/ (√3·10)
=86,6 А.
Данный трансформатор соответствует предъявленным требованиям.
Выбор силового трансформатора Т3
Полная мощность, передаваемая через трансформатор потребителю
в нормальном режиме:
Sуст. тр=Рнагр/cosφнагр=1900/0,87=2183,9 кВА.
По подключенной мощности Sуст=2183,9 кВА и напряжению
установки выбираем трансформатор исходя из следующих условий выбора (таблица 7)
Таблица 7 - Условия выбора силового трансформатора Т3
|
Uвн≥Uуст. вUуст. в = 10 кВ
|
|
|
Uнн≥Uуст. н
|
Uуст. н = 0,38 кВ
|
|
Sн. тр≥Sрасч. тр
|
Sрасч. тр=2183,9 кВА
|
Из (табл.3.3) выбираем трансформатор типа ТМ-2500/10.
Таблица 8 - Параметры силового трансформатора Т3
|
Параметры
|
|
ТМ-2500/10
|
Установки
|
|
Uвн = 6 кВ
|
Uуст. в = 6 кВ
|
|
Uуст. н = 0,38 кВ
|
Uуст. н = 0,38 кВ
|
|
Sн = 2500 кВА
|
Sуст=2183,9 кВА
|
Максимальная мощность трансформатора с учётом перегрузки: Sраб. мах=1,5·Sн. тр, где Sн. тр - номинальная мощность,
передаваемая по сети через трансформатор.
Sраб. мах=1,5·2500=3750 кВА.
Таким образом, выбранный трансформатор удовлетворяет заданным
условиям.
Определим ток, протекающий по обмоткам трансформатора по
высокой и низкой обмоткам, используя следующую формулу:
I= Sн. тр/ (√3·U).
Номинальный рабочий ток, протекающий по высоковольтной
обмотке трансформатора:
Максимальный ток, протекающий по высоковольтной стороне
силового трансформатора:
Iраб. мах (вн) =3750/ (√3·10)
=216,51 А.
Максимальный ток, протекающий по низковольтной стороне
силового трансформатора:
Iраб. мах (нн) =3750/ (√3·0,38)
=5681,82 А.
Выбор выключателя нагрузки: QF1
Выбор производится по максимальному току на низкой стороне
трансформатора нагрузки:
Iраб. мах=1,5·Sтр/ (√3·U3) =1,5·2500/ (√3·0,38)
= 5681,82 А.
Выбор производится, исходя из следующих положений:
Uн≥Uуст,
где Uуст - линейное напряжение участка сети, где
предусмотрена установка аппарата.
Iрас≤Iн,
где Iрас - расчётный максимальный ток продолжительного
рабочего режима участка цепи, для которого предусмотрен электрический аппарат.
Таблица 9 - Параметры выключателя нагрузки QF1
|
Параметры
|
|
Выключателя
|
Установки
|
|
Uн = 0,38 кВ
|
Uуст = 0,38 кВ
|
|
Iн = 6300 А
|
Iраб. мах=5681,82 А
|
Заданным параметрам соответствует выключатель типа ЭО-40С
(табл.6.12, с.379).
Выбор кабеля W2
Выбор кабеля производится по экономической плотности тока.
Ток рабочего нормального режима Iн= 144,34 А.
Ток рабочего максимального режима с учётом возможной
перегрузки трансформатора (из предыдущих расчётов): Iраб. мах=216,51 А.
Выбор производим, учитывая условия прокладки кабеля (см.
исходные данные).
Тип изоляции - резиновая и пластмассовая.
Из справочника раздел 4, таблица 4.5, для кабеля с
алюминиевыми жилами, резиновой и пластмассовой изоляцией и ТMAX = 2500 часов находим
экономическую плотность тока:
Jэк=1,9 А/мм2.
По экономической плотности тока Jэк находим площадь
сечения:
Sэ= Iраб. мах/Jэк=216,51/1,9=113,95 мм2.
Выбрано стандартное сечение кабеля S=120 мм2.
Таблица 10 - Параметры кабеля W3
|
Параметры
|
|
Кабеля
|
Установки
|
|
Uн = 10 кВ
|
Uуст = 10 кВ
|
|
S = 120 мм2
|
Sэ=113,95 мм2
|
|
Iдоп =218А
|
Iраб. мах=216,51 А
|
Произведём проверку выбранного кабеля на выполнение условия:
Iраб. мах < Iдоп,
где Iраб. мах - максимальное значение тока при эксплуатации
кабеля;
Iдоп = 218 А ≥ Iраб. мах = 216,51 А
Iраб. мах ≤ Iдоп - условие выполняется.
Выбор выключателя Q3 и разъединителей QS12, QS5
Выбор выключателя Q3 производится по ранее найденному току рабочего
максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.
Условие выбора:
Uн≥Uуст; Iн≥ Iраб. мах.
Заданным параметрам удовлетворяет выключатель типа
ВЭ-6-40/1000УЗ (ТЗ) и разъединитель РВ-10/400У2 (табл.5.1, с.231 табл.5.51,
с.260).
Таблица 11 - Параметры выключателя Q3, разъединителей QS12 и QS5
|
Параметры
|
|
Выключателя Q3
|
Разъединителя QS12
|
Установки QS5
|
|
Uн =10 кВ
|
Uн =10 кВ
|
Uуст = 10 кВ
|
|
Iн =1000 А
|
Iн =400 А
|
Iуст = 216,51 А
|
Выбор выключателя Q2 и разъединителей QS3, QS4
Выбор выключателя Q2 производится по ранее найденному току рабочего
максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.
Условие выбора:
Uн≥Uуст; Iн≥ Iраб. мах.
Таблица 12 - Параметры выключателя Q2, разъединителей QS3 и QS4
|
Параметры
|
|
Выключателя Q2
|
Установки QS4
|
|
Uн = 10 кВ
|
Uн =10 кВ
|
Uуст = 10 кВ
|
|
Iн =1600 А
|
Iн =2500 А
|
Iуст = 2309,4 А
|
Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РВР-10/2500
У2 (1, табл.5.5, с.260) и включатель типа ВЭ-6-40/1600УЗ (ТЗ) (1, табл.5.1,
с.231).
Выбор выключателя Q1 и разъединителей QS1, QS2
Выбор выключателя Q1 производится по ранее найденному току рабочего
максимального режима Iраб. мах и напряжению установки.
Условие выбора:
Uн≥Uуст; Iн≥ Iраб. мах.
Таблица 12 - Параметры выключателя Q1, разъединителей QS1 и QS2
|
Параметры
|
|
Выключателя Q1
|
Разъединителя QS1
|
Установки QS2
|
|
Uн=110 кВ
|
Uн=110 кВ
|
Uуст=110 кВ
|
|
Iн=2000 А
|
Iн=630 А
|
Iраб. мах (вн) =216,51 А
|
Заданным параметрам удовлетворяет разъединитель РНД-110/630Т1
(1, табл.5.5, с.271) и включатель типа ВВУ-110Б-40/2000У1 (1, табл.5.1, с.231).
Библиографический
список
1. Неклепаев
Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные
материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для
вузов.4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1989.608 с.
2. Пособие
к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей
/ Под ред.В.М. Блок - М.: Высш. школа, 1981.304 c.
. Справочник
по проекитрованию электроэнергетических систем/ Под ред.С. С. Рокотина и И.М.
Шапиро, 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985.352 с.
. Токарев
Б.Ф. Электрические машины: Учебник для техникум. - М. Энергоатомиздат, 1989 -
672 с.
. Применение
государственных стандартов в курсовом и дипломном проектировании: Метод.
указания / Сост.: В.В. Карпов, С.П. Шамец; ОмПИ. Омск, 1989.32 с.
. Усатенко
С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Справочник. Выполнение электрических схем по
ЕСКД: М.: Изд-во стандартов, 1989.325 с.
. Нейман
Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники: Учебник для вузов.3-е
изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, 1981. Т1.536с.
. Справочник
по электрическим машинам / Под общ. ред. И.П. Копылова. М.: Энергоиздат, 1988.
. Чунихин
А.А. Электрические аппараты / Общий курс. Учебник для вузов.3-е изд., перераб.
и доп. М.: Энергоатомиздат, 1988.720 с.
. Правила
устройства энергоустановок / Минэнерго СССР.6-е изд., перераб. и доп.М.
Энергоатомиздат, 1986. Т.1,2.648 с.
. ГОСТ
14209-85. Трансформаторы силовые маслянные общего назначения. Допускаемые
нагрузки. М.: Изд-во стандартов, 1985.
. Рожкова
Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат,
1987.648 с.
. Ястребов
П.П., Смирнов И.П. Электрооборудование. Электротехнология. М.: Высш. шк.,
1987.199 с.
. Околович
М.Н. Проектирование электрических станций. М.: Энергоатомиздат, 1982.400 с.
. Смирнов
А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1987.568
с.
Похожие работы на - Выбор оборудования для системы электроснабжения предприятия
|